Le concept de Smart Object

Tendo proposto as possíveis melhorias a implementar para minimizar os ganhos térmicos através da alteração dos painéis críticos, apresenta-se de seguida a análise para uma melhoria através da alteração do material isolante utilizado. Para tal é estudado neste subcapítulo uma mudança do processo de produção.

Antes de pensar em implementar mudanças no processo de produção é importante primeiro saber como este é inicialmente. Para analisar, detetar problemas e melhorar um equipamento é de grande importância primeiramente saber como este é feito.

6.1.2.1 Processo de fabrico

A produção de uma vitrine frigorífica inicia-se com a fase de corte. Tal como o nome indica, nessa fase são cortadas chapas com as medidas adequadas. As medidas em questão terão de ser dadas tendo em conta, não só as medidas finais de cada chapa da vitrine, mas sim as necessárias para adaptação em cada processo intermédio.

Numa fase seguinte as chapas anteriormente cortadas passam numa máquina capaz de fazer cortes mais complexos, o puncionador. Em produções de equipamentos de refrigeração, neste caso de vitrines frigoríficas, esta máquina é usada a maior parte das vezes para fazer buracos em série, com o objetivo de permitir a passagem de ar frio de um lado da chapa para o outro. Um bom exemplo de partes que sofrem esse processo é a chapa pela qual o ar frio entra e a que sai da câmara superior de uma vitrine frigorífica. Para além disso, o puncionador é também muito usado para realizar corte nas chapas para entrada de tubos, fixação de parafusos, etc.

Tabela 6-2 Reduções de ganhos térmicos nos painéis 1,3 e 10

Paineis Q inicial [W] Q final [W] Reduções de calor obtidas [W] Percentagem de reduções em relação a todos os painéis

Painel 1 64 7 57 19%

Painel 3 71 9 62 20%

Painel 10 78 9 69 23%

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A marcação e a quinagem são os processos nos quais as diferentes partes da vitrine ganham forma. A quinagem serve para dobrar as chapas anteriormente cortadas, necessitando no entanto do processo de marcação para conseguir uma qualidade e rapidez elevada. É necessário um cuidado redobrado nestes dois processo pois, uma ligeira diferença numa cota, pode ser mais tarde a causa de infiltrações indesejadas de ar e consequentes ganhos térmicos. Ao falar desses cuidados, é preciso ter em conta que a “dobra de chapas” pode alterar as cotas ou locais de dobra, o que torna necessário uma marcação adequadas às deformações que possam ocorrer.

Uma vez as chapas com cortes interiores e exteriores realizados, e com dobras devidamente feitas, é possível juntar as diferentes partes. Isso é conseguido geralmente através de aparafusamento, rebitagem e soldadura. Quando neste processo é necessário juntar dois ou mais componentes de modo não definitivo são usados parafusos. No caso de querer uma junção permanente, são frequentemente usados rebites e soldadura. A soldadura é o processo mais utilizado para este efeito, no entanto, pela dificuldade de soldar a ponto o alumínio, é valido o uso de rebites. O seu uso pode ser vantajoso no que diz respeito a sua capacidade de unir chapas sem afetar a superfície pintada ou galvanizada.

Depois de se ter dado a forma principal à vitrine, a sua estrutura tem de ser envolvida de modo a que seja feito um correto isolamento (ver figura 5-1), com o objetivo de minimizar as perdas térmicas sofridas durante o seu posterior funcionamento. Devido às complexas geometrias e às variabilidades dimensionais que podem ser requeridas em vitrines, os fabricantes optam pelo isolamento com base em poliestireno (esferovite) colocado em toda volta no equipamento pelo intermédio de um operador.

Uma vez a estrutura da vitrine devidamente isolada, é necessário instalar e juntar as partes constituintes do ciclo de frio. Assim, de um modo geral, são instalados o compressor, o evaporador o condensador, válvula de expansão, entre outros componentes e acessórios de menores dimensões. Nesta fase, os variados componentes são ligados entre si através de tubos de cobre que apresentam diâmetros adequados à pressão necessária do circuito. São feitas adaptações e medições, por exemplo no que diz respeito a pressões e temperaturas, para que o sistema esteja em perfeita sintonia. Depois de inseridas todas as partes na estrutura da vitrine, são montados as restantes parte destinadas a recobrir os componentes da vitrine e o sistema de controlo.

Finalmente, vem a fase de acabamentos, em que são feitas as ultimas adaptações à vitrine. É portanto acrescentada a envolvente de madeira (ou outros materiais, em função dos requisitos do consumidor), os apoios dos vidros da câmara superior e os respetivos vidros. Esta fase tem uma importância maioritariamente estética, as alterações efetuadas neste ponto não contribuem para o bom funcionamento da vitrine mas sim para uma boa aparência do mesmo, uma vez que a finalidade

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de uma vitrine, não é só refrigerar os alimentos, mas também atrair a atenção dos clientes.

6.1.2.2 Alteração dos processos de fabrico para injeção

Ao observar as empresas que produzem as vitrines frigoríficas e os respetivos processos de produção acima descritos, foram notados vários pontos, que levaram à melhoria aqui apresentada. Notou-se que o processo de produção usado pelas empresas em questão apresentava alguns problemas quanto ao tempo de mão-de-obra necessário para o isolamento. Viu-se também que as mesmas empresas dispõem de equipamentos que tornam possível a injeção de espumas. As observações feitas resultaram na conclusão de que a utilização da injeção poderia trazer algumas vantagens para a produção da vitrine em estudo, isto é, tanto em termos de custos de produção como no isolamento resultante do novo processos de produção. Assim, os custos de produção diminuiriam devido à redução do tempo de produção e de mão-de-obra e o isolamento do equipamento seria aumentado devido à utilização de poliuretano, uma vez que este apresenta uma condutibilidade térmica inferior à do poliestireno. Para conseguir tal adaptação devem aplicar-se várias alterações, sendo estas:

- na geometria final dos painéis; - na geometria da chapa;

- na necessidade de um molde.

Uma vez que a vitrine de origem é obtida com base em processos diferentes do que se planeia para a geometria final dos painéis, poderá não ser possível reproduzir exatamente as mesmas formas geométricas. A substituição de um processo de produção pelo outro, isto é, do envolvimento da injeção de poliuretano em vez de colocar à mão placas de poliéster, passa pela criação de cavidade através de chapas. Enquanto que na geometria original existem placas laterais superiores com poliéster, como se pode ver na figura 5-1, na nova geometria isso não acontece pois traria demasiada complexidade ao corte das chapas e ao molde necessário para injeção. Assim sendo, no lugar desses dois retângulos de poliéster são colocadas apenas uma chapa de cada lado, dobrada para o mesmo efeito, como podemos ver na figura 6-2 marcado a traço interrompido azul. O mesmo se pode dizer da figura 6-3.

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Para além das laterais acima descritas, separou-se a produção da vitrine em duas partes distintas, a parte superior e a parte inferior. Na figura 6-4 pode ver-se a parte superior, composta por duas chapas com uma geometria específica e nova em relação à da vitrine anterior.

Figura 6-2 - Laterais 1 e 2 superiores

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Por fim como principal alteração, resta a parte inferior da vitrine que se pode ver na figura 6-5.

Como se pode ver, ao contrário da parte superior, a câmara inferior é composta por muitas chapas. O objetivo mais uma vez na idealização do novo modelo tridimensional era conseguir um espaço fechado entre duas camadas de chapa de modo a tornar possível a injeção de material

Figura 6-4 - Base da câmara superior

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isolante. Assim, juntando as chapas, para obter a câmara inferior, são necessárias 12 chapas, de menores dimensões.

As partes anteriormente descritas são então aquelas que sofrem as principais alterações, mantendo-se as restantes muito semelhantes às da vitrine original, como é possível ver na figura 6- 6.

Uma vez redefinida a geometria e as condições de isolamento do novo modelo, é possível voltar a fazer a mesma análise dos ganhos térmicos efetuada para o modelo antigo e calcular as reduções de ganhos térmicos.

Tabela 6-3 Reduções de ganhos térmicos nos painéis 4, 5, 6, 7, 8, 12, 13, 14, 15, 16 e 17. Para temperatura exterior de 32 ºC

Figura 6-6 - Montagem dos componentes de base da vitrine

Paineis Q inicial (W) Q final (W) Percentagem de reduções em relação a todos os componentes

Painel 4 2,43 2 0,2% Painel 5 5,42 4 0,5% Painel 6 11,77 8 1,1% Painel 7 6,06 4 0,6% Painel 8 6,30 4 0,6% Painel 12 9,50 6 1,2% Painel 13 5,48 3 0,7% Painel 14 10,04 7 1,0% Painel 15 7,83 7 0,3% Painel 16 e 17 11,90 8 1,2% TOTAL 8%

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Nos cálculos acima apresentados, foram aplicada duas melhorias. Efetuou-se então a substituição do poliéster por poliuretano, passando a beneficiar de uma condutibilidade térmica de 0,023 em vez de 0,027 W∕𝑚∙𝐾. Como outra melhoria teve-se em conta o aumento de 10 mm na espessura do material isolante nos painéis da tabela 6-3. Como tal obteve-se reduções de ganhos térmicos em cerca de 8%.